Identification of ERF genes in peanuts and functional analysis of AhERF008 and AhERF019 in abiotic stress response

Ethylene-responsive factor (ERF) play an important role in regulating gene expression in plant development and response to stresses. In peanuts (Arachis hypogaea L.), which produce flowers aerially and pods underground, only a few ERF genes have been identified so far. This study identifies 63 ERF unigenes from 247,313 peanut EST sequences available in the NCBI database. The phylogeny, gene structures, and putative conserved motifs in the peanut ERF proteins were analysed. Comparative analysis revealed the absence of two subgroups (A1 and A3) of the ERF family in peanuts; only 10 subgroups were identified in peanuts compared to 12 subgroups in Arabidopsis and soybeans. AP2/ERF domains were found to be conserved among peanuts, Arabidopsis, and soybeans. Outside the AP2/ERF domain, many soybean-specific conserved motifs were also detected in peanuts. The expression analysis of ERF family genes representing each clade revealed differential expression patterns in response to biotic and abiotic stresses. Overexpression of AhERF008 influenced the root gravity of Arabidopsis, whereas overexpression of AhERF019 enhanced tolerance to drought, heat, and salt stresses in Arabidopsis. The information generated in this study will be helpful to further investigate the function of ERFs in plant development and stress response.     

甘蓝型油菜中一类AP2/ERF转录因子的克隆和生物信息学分析

AP2/ERF转录因子家族是植物中广泛存在的一类转录因子,AP2/ERF这类转录因子主要参与植物的细胞周期、生长发育以及生物和非生物胁迫相关基因的表达调控。由于拟南芥和油菜同属于芸薹属,具有相似的基因信息,利用油菜UniGene数据库,以拟南芥ERF转录因子保守序列为探针,通过电子克隆从一个UniGene Cluster中分离得到三个同类的AP2/ERF转录因子,从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性分析、序列比对、进化树、功能域、二级结构、三级结构、无序化特性进行了预测和较为全面的分析。结果显示油菜来源的BnaERF1、BnaERF2和BnaERF3属于AP2/ERF转录因子的B-2亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与AtERF1相似。蛋白质无序化分析发现,油菜BnaERF1、BnaERF2和BnaERF3无序化程度小于拟南芥AtERF1。设计引物通过PCR和RT-PCR方法分别从甘蓝型双低油菜沪油15幼苗的DNA和cDNA中扩增了上述基因,初步分析BnaERF2没有内含子,BnaERF1和BnaERF3有内含子。另外,通过EST丰度分析显示,该类转录因子的表达最高峰在种子中,其次为花,在芽、茎和分生组织中没有检测出表达的存在。     

桃ERF转录因子家族生物信息学分析及 芽萌发相关基因筛选

以中油四号油桃(Prunus persica var. nectarina)为研究对象, 利用MEGA 6.0、MEME、GSDS和DNAMAN 6.0等软件对桃ERF家族数据进行生物信息学分析, 鉴定得到102个ERF转录因子家族基因, 并通过构建系统进化树将这102个基因分为10个子家族(I-X)。基因结构分析表明, 有81个基因不含内含子, 20个基因含有1个内含子, 有1个基因与其它成员差异较大, 含有5个内含子。保守元件分析表明, ERF家族包含20个保守元件, 其中Motif 1、Motif 2和Motif 4都属于AP2/ERF结构域, 同一个保守元件主要出现在同一个子家族中, 并且大部分保守元件的功能未知。VIII子家族基因的荧光定量PCR分析表明, 在桃叶芽处于不同的发育状态时, PpeERF068的表达量存在较大差异, 光照培养箱中培养的桃芽在萌发过程中各时期表达量变化趋势进一步表明该基因可能与叶芽萌发有关, 将其命名为PpeEBB1。该研究为进一步揭示PpeEBB1的分子机制奠定了基础, 并为桃树的栽培管理和熟期调控了提供理论指导。     

AP2/EREBP 转录因子在植物发育和胁迫应答中的作用

AP2/EREBP (APETALA2/ethylene-res ponsive element binding proteins) 是一个起源古老的转录因子超家族, 它含有1个或2个由约60-70个氨基酸残基组成的非常保守的DNA结合域 (DNA-binding domain), 即AP2/ERF结构域。根据AP2/ERF结构域的数目, AP2/EREBP转录因子可以分为2个亚族: EREBP亚族(具有1个AP2/ERF结构域)和AP2亚族(具有2个AP2/ERF结构域)。AP2亚族转录因子有调控花、胚珠和种子发育的功能, 而EREBP亚族转录因子(包括DREB类和ERF类) 的主要功能是调节植物对激素(乙烯和ABA等)、病原和胁迫(低温、干旱及高盐)等的应答反应。本文讨论了AP2/EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的研究进展。